Выращивание кристаллов соли в домашних условиях
творческая работа учащихся по физике (8 класс) по теме

Государственное Бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 262 Красносельского

района Санкт – Петербурга

Исследовательская работа по теме:

Выращивание кристаллов соли в домашних условиях

Выполнили:

Учащиеся 8 «А» класса

ГБОУ СОШ № 262

Берлова Вероника

Солохина Екатерина

Терехова Мария

Фелицына Екатерина

руководитель:

учитель физики

Потехина Светлана Владимировна

Санкт-Петербург

2012 г.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………3

ГЛАВА 1.Твердые тела…………………………………………………4

1.1. Кристаллические тела………………………………………………….…4

1.2. Жидкие кристаллы………………………………………………………..5

Глава 2 Выращивание кристаллов соли в домашних условиях………………………………………………………....................6

2.1. Этапы выращивание кристаллов поваренной соли……………………...6

2.2. Выращивание кристаллов медного купороса…………………………….7

2.3. Условия кристаллизации…………………………………………………..7

2.3. Анализ полученных результатов………………………………………….8

Заключение………………………………………………………………..9

Список литературы……………………………………………………10

ВВЕДЕНИЕ

Кристаллы получают в лаборатории, но бывают они и в природе. Наступила зима. Посмотрите вокруг: снежинки, морозные узоры на оконных стеклах и иней на ветках деревьев. Это кристаллы.

Многие кристаллы – продукты жизнедеятельности организмов. Например, некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать перламутр на инородных телах, попавших в раковину. В результате через 5-10 лет образуется жемчуг.

Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. За сутки в лаборатории можно вырастить кристалл соли массой около 1 килограмма. Кристаллы широко применяются в науке, промышленности, оптике, электронике. Нас очень заинтересовала эта тема, и мы решили вырастить кристаллы соли в домашних условиях.

Цель исследования: научиться выращивать кристаллы соли.

Объект исследования: процесс роста кристаллов.

Предмет исследования: кристаллы соли.

Задачи исследования:

1. изучить строение кристаллических тел;
2. подобрать дома оборудование и сырье для производства кристаллов;
3. вырастить кристаллы соли;
4. изучить условия образования кристаллов, их формы, цвета;
5. проанализировать полученные результаты.

Практическое значение исследования заключается в привлечении внимания учащихся к изучению окружающего мира, развитие их познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе самостоятельного приобретения новых знаний. Воспитание духа сотрудничества в процессе совместного выполнения поставленных задач и уважительного отношения к мнению оппонента во время выполнения экспериментальных исследований и подготовки презентации.

ГЛАВА 1.Кристаллические тела

1.1. Кристаллические тела

Кристаллы — твердые тела, в которых атомы или молекулы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Правильная внешняя форма не единственное и даже не самое главное следствие упорядоченного строения кристаллов.

Все кристаллические тела анизотропны. Анизотропией называют зависимость физических свойств от выбранного в кристалле направления. Наблюдается различная механическая прочность кристаллов по разным направлениям. Например, кусок слюды легко расслаивается в одном из направлений на тонкие пластинки, но разорвать его в направлении перпендикулярном пластинкам, гораздо труднее. Кристаллы по-разному проводят теплоту и электрический ток в различных направлениях. От направления в кристалле зависят и его оптические свойства.

Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называют монокристаллами. Соблюдая осторожность, можно вырастить кристалл больших размеров – монокристалл. В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост кристалликов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело. К поликристаллам относятся металлы, кусок сахара, лед. Поликристаллы не обнаруживают анизотропии; свойства каждого кристаллика зависят от направления, но кристаллики ориентированы по отношения друг к другу беспорядочно. В результате все направления в нутрии поликристалла равноправны и его свойства одинаковы по всем направлениям.

Кристаллизация – процесс образования кристаллов из раствора, расплава, а иногда и из газовой фазы.

Выращивание кристаллов – процесс очень интересный, но ждать, пока вырастет кристалл приходиться дни, недели, а иногда и месяцы. Мы решили узнать, какие процессы управляют ростом кристаллов; почему разные вещества образуют кристаллы различной формы, а некоторые их вовсе не образуют; что надо сделать, чтобы они получились большими и красивыми.

1.2. Жидкие кристаллы

Согласно законам термодинамики, агрегатные состояния веществ подразделяются на три вида: твердое, жидкое и газообразное, однако такое разделение не отражает внутреннее строение вещества, степень упорядоченности его частиц. Некоторые вещества (стекла, смолы) обладают свойствами характерными и для твердых, и для очень вязких переохлажденных жидкостей. В частности, некоторые органические материалы переходят из твердого состояния в жидкое, испытывая ряд переходов, включающих образование новой фазы, которую называют жидкокристаллическим состоянием (жидким кристаллом). Жидкие кристаллы - это вещества, которые ведут себя одновременно как жидкости и как твёрдые тела. Молекулы в жидких кристаллах, с одной стороны, довольно подвижны, с другой — расположены регулярно, образуя подобие кристаллической структуры (одномерной или двухмерной). Часто уже при небольшом нагревании правильное расположение молекул нарушается, и жидкий кристалл становится обычной жидкостью. Напротив, при достаточно низких температурах они замерзают, превращаясь в твёрдые тела. Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах обусловливает их особые оптические свойства. Их свойствами можно управлять, подвергая действию магнитного или электрического поля. Это используется в жидкокристаллических индикаторах часов, калькуляторов, компьютеров и последних моделей телевизоров. Новые возможности применения получили врачи: жидкокристаллический индикатор на коже больного быстро диагностирует скрытое воспаление и даже опухоль.

Глава 2 Выращивание кристаллов соли в домашних условиях

2.1. Этапы выращивание кристаллов поваренной соли.

Наша задача – вырастить красивые кристаллы соли из насыщенного раствора. Процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Её также можно назвать и каменной. Кристаллы поваренной соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики. В идеале должны получиться прямоугольные кристаллы (это связано с тем, что NaCl имеет кубическую кристаллическую решетку).

Чтобы вырастить кристалл необходимо подготовить:

- соль;

- воду;

- кастрюлю;

- ложку, чтобы размешивать раствор;

- ёмкость, где будет находиться раствор.

Разведем раствор поваренной соли следующим образом: нальем воду в ёмкость (например стакан) и поставим его в кастрюлю с тёплой водой (не более 50 °С – 60 °С). Насыпаем пищевую соль в стакан и оставляем на 5 минут, предварительно помешав. За это время стакан с водой нагреется, а соль растворится. Желательно, чтобы температура воды пока не снижалась. Затем добавим ещё соль и снова перемешаем. Повторяем этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться, и будет оседать на дно стакана. Мы получили насыщенный раствор соли. Переливаем его в чистую ёмкость такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне. Выбираем любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли и помещаем его на дно стакана с насыщенным раствором. Можно кристаллик привязать за нитку и подвесить, чтобы он не касался стенок стакана. Переносим ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий). Накрываем чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом от попадания пыли и мусора.

Уже через пару дней можно заметить значительный для кристаллика рост. С каждым днём он будет увеличиваться. А если проделать всё ещё раз (приготовить насыщенный раствор соли и опустить в него этот кристаллик), то он будет расти гораздо быстрее (извлеките кристаллик и используйте уже приготовленный раствор, добавляя в него воды и необходимую порцию пищевой соли).

2.2. Выращивание кристаллов медного купороса

Из медного купороса можно получить голубые, кристаллы. Точно так же, как и в вышеописанном процессе, мы получаем насыщенный раствор данной соли. Только вода водопроводная не подойдет. Придется побеспокоиться о том, чтобы где-то взять дистиллированную воду, потому что иначе чистого раствора медного купороса не получить.

2.3. Условия кристаллизации

Если кристаллизация идёт очень медленно, получается один большой кристалл, а если быстро — то множество мелких кристаллов.

Мы заметили, увеличение скорости роста кристаллов с повышением температуры, объясняется тем, что с повышением температуры раствора одновременно возрастает и концентрация соли в насыщенном растворе. Емкость же с кристаллом лучше поставить в прохладное и сухое место, так как при высокой влажности, скорость испарения воды уменьшается, и образование кристаллов будет идти медленнее.

Важно соблюдать следующие меры предосторожности:

1. Кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора.

2. Не допускать попадание мусора в насыщенный  раствор.

3. Нужно следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор.

2.3. Анализ полученных результатов

Таким образом, мы установили, что можно вырастить кристаллы соли в домашних условиях.

В процессе выполнения работы мы пытались получить цветные кристаллы. Попробовали окрасить раствор, где растёт кристалл разными по свойствам красками, но это лишь испортило раствор, а кристаллы не окрасились.

Лучший способ получить цветные кристаллы - это подобрать нужную по цвету соль или покрасить уже готовый кристалл, например краской для окрашивания яиц, раствором йода или зеленки. По итогам выполнения исследовательской работы мы сделали для себя следующие выводы:

1. При благоприятных условиях некоторые твердые тела принимают форму кристаллов.
2. Кристаллы растут из растворов, когда испаряется вода.
3. Рост кристаллов зависит от концентрации раствора.
4. На форму кристаллов соли оказывает влияние температура (изменяется форма кристаллов и число граней кристаллов).
5. Быстрота роста кристаллов зависит от относительной влажности.
6. Скорость роста кристаллов зависит от рода вещества.
7. Кристаллы различных веществ имеют разную форму

Заключение.

Соль… Что в ней необычного? Известно, что соль хорошо растворяется в воде и образует бесцветные кристаллы, похожие на кубики.

Но, при более внимательном изучении соли, мы поняли, что знаем о ней очень мало. Появилось желание научиться выращивать кристаллы правильной симметричной формы. Конечно, для этого необходимы определенные условия и, конечно, знания! В процессе выполнения этой работы мы узнали много важного и интересного.

Список литературы

1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений/ 12-е изд. – М.: Просвещение, 2004. – 366 с.

2. М. Колтун Мир физики – М. Просвещение, 2008. – 271 с.

3. Сост. К. Люцис Большая детская энциклопедия: Химия/. - М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

Электронные ресурсы:

http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/ZHIDKIE_KRISTALLI.html